Чи нормально використовувати друковану плату як частину структури продукту?

Промислові та дизайнерські вироби, з якими я працюю, продовжують повертатися до ідеї використання друкованої плати як невід'ємної частини фізичної структури нашої продукції.

У нас є настінні вироби, і мені це зовсім незручно. Мій аргумент проти: "Це не дуже хороший принцип дизайну, друкована плата, як правило, повинна підтримувати лише власну вагу, а не зайві речі, такі як рамка".

Вони стверджують, що деталі, що підтримуються, відносно легкі. Це включає навіть підтримку тонкої рами з нержавіючої сталі за допомогою двосторонньої стрічки безпосередньо до порожньої (без доріжок або компонентів) частини друкованої плати або до пластикових затискачів на друкованій платі, приклеєних до рами. Сьогодні вони оскаржили мій аргумент, сказавши: "який директор дизайну? Покажіть нам, де це сказано"

Такі типи рішень можуть часто виникати у промислових дизайнерів, оскільки вони вирішують багато проблем з витратами на них, а також перештовхують частину структурної відповідальності до дизайну друкованої плати.

На мою думку, вироби, призначені для "звільнення" друкованих плат, як правило, перевірені і перевірені на монтаж монтажем продукту. Наприклад, великий радіатор GPU важчий за все, що ми плануємо розмістити. Однак, якщо ми «підвішуємо» власні частини друкованих плат, ми входимо в цілий світ дизайну, про який я не знаю достатньо.

Можливо, хтось може вказати мені на деякі відповіді на ці типи питань. Було б добре отримати певний матеріал на сили, які може взяти друкована плата до того, як припой почне тріскатися і т. Д. А може, хтось бачив виробничий продукт, який використовує друковану плату як частину структури? Ми малий бізнес, але наша продукція є масовим виробництвом, і нам буде потрібно проводити затвердження стандартів, таких як CE.

У багатьох сферах застосування друковані плати використовуються як конструкційні матеріали. Якщо ви переконаєтесь, що ви завантажуєте її правильним способом - не навантажуючи згинання, а лише розтягування - це може бути дуже міцним і жорстким матеріалом, корисним для багатьох застосувань. Крім того, ви можете розмістити дуже багато тонких деталей на друкованих плат, що дозволяє делегувати багато механічної складності дуже дешевому процесу. Це може покращити технологічність та знизити вартість інших ваших механічних компонентів.

Якщо ви плануєте використовувати друковані плати як структурні матеріали, переконайтесь, що:

• Ви пам’ятаєте, що правило номер один механічного проектування: ортогоналізація конструкції. Найпростіший спосіб перевірити це - переконатися, що ви зможете зібрати всю механічну конструкцію, не потребуючи мільйон рук, які тримають на місці різні різні деталі, поки прикручуєте певну частину на місце. Кожен крок у складанні має ґрунтуватися на попередніх кроках лінійно, а кінцевим результатом кожного етапу складання повинен бути продукт, з яким можна легко обробляти та маніпулювати.
• Незважаючи на те, що ви використовуєте друковану плату як механічного, так і електричного взаємозв'язку (і, таким чином, ваша конструкція не є ортогональною), намагайтеся все одно відключити функції. Не проводите механічні напруги через (густо) населених пунктів, оскільки напруження можуть деформувати друковану плату та викликати мікротріщини. Інтелектуально використовуйте прорізи на друкованій платі, щоб призвести до механічних напруг навколо населеного пункту через незаселений 'менш важливий' матеріал PCB
• Використовуйте кріплення з рукавом або дуже тонкі різьбові кріплення з різьбленням у вашій друкованій платі, НЕ використовуйте самонарізи. Матеріал друкованої плати в цілому дуже міцний, але всередині незакритих отворів дуже легко пошкоджується, що загрожує стабільності з'єднання.
• Нанесіть припой на кільцеве кільце кріпильних отворів і використовуйте зубчасті кільця, щоб самостійно зафіксувати кріплення.
• Дуже важливо: використовуйте віаси в колодках для кріплення отворів, щоб «прибити» мідь на дошку. В іншому випадку кільцеве кільце легко розпушиться під механічним навантаженням.
• $\epsilon = 0.001$
• У програмах, де надмірне напруження неминуче, прокладайте сліди круглими кутами замість гострих країв, використовуйте найменшу наявну упаковку компонентів та орієнтуйте пакети в орієнтації, яка може зайняти найбільшу напругу. Свинцеві деталі можуть впоратися з більш напруженими, ніж свинцевими.

Матеріал друкованої плати - це склотканина і композит на основі епоксидної смоли і має дуже, дуже хороші механічні властивості.

Використання його як частини механічної конструкції, на мою думку, є цілком нормальним і зазвичай призводить до дуже елегантних рішень.

Причина, по якій це не є звичайною практикою, полягає в тому, що такий підхід потребує дуже ретельного проектування та спеціалістів різних профілів (інженерів-електроніків та машинобудівників), щоб спільно працювати над проблемою.

Таку комбіновану команду дуже важко створити. Ось чому лише дуже малі команди можуть розробляти такі рішення.

Якщо ваша плата не дуже тонка, я б сказав, що це правила:

• сильний в напрузі
• сильний при стисненні перпендикулярно поверхні
• дуже вразливий до згинання

Згинання друкованої плати з часом пошкодить з'єднання припою. Недостатньо жорсткі випадки, що призводили до згинання друкованої плати, були причиною відкликання продукту Apple iBook в середині 2000-х: у відеосхемі виникли періодичні несправності.

Якщо ваш виріб чимось нагадує годинник, який висить на стіні, з отвором для кріплення на друкованій платі, це було б добре. Якщо це щось, що люди збираються взяти в руки, можливо, з одного боку, а може, зігнути, ви захочете трохи жорсткості з зовнішньої рамки.

Інші міркування: деякі люди вважають, що друковані плати виглядають дешево і некрасиво, що може бути пом’якшено незеленою паяльною маскою або золотом. Відкрита друкована плата також залишає вас вразливими до ОУР, потрапляння води або бруду по краях до решти дошки тощо. Ви повинні перевірити вимоги тестування CE, щоб побачити, чи будуть проблеми з продуктами, що живлять адаптер.

Можливо, головним споживчим продуктом, який я можу придумати, піддається впливу PCB, є картриджі для відеоігор, які дуже міцні; але там він оточений твердою пластиковою оболонкою, яка забезпечує жорсткість.